回答IGBT無多大意義。 :對中國高鐵發展大家要冷靜、理性看，目前據報到鐵總總負債超4萬億元，這誰償還呢？ 一面中國高鐵迅猛發展，一面負績累累，而目前報到僅京滬線贏利，這依賴世界獨有的a京滬二超大城市人口、b二市間長距離與航空業有力競爭、c全線經過人口密集區、d徑過地的城鄉經濟都較發達，這四條件在世界都是獨一無二，其它呢？所以中國高鐵應國內適度發展（慎重提速是好事），國外廣輸出，市場化運營才有強大生命力。

首先謝謝你的邀請！IGBT是動力控制的一個器件，起主要是透過半導體來控制大電流裝置，從而來替代斷路器，其最主要目的是透過控制器來控制其佔空比從而可以調節輸出電流的大小，從而控制列車的速度，其實總體來說就是調速系統中的一個重要元件，一般變頻器裡都會用到他，只是功率大小不一樣而已！希望對你有幫助！

IGBT，也就是絕緣柵雙極型電晶體，它由雙極型三極體和絕緣柵型場效電晶體組成而成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 它的特點是高阻抗輸入、導通壓降低等。在變頻器、開關電源、牽引傳動、高鐵等方面都用到。

那麼對於高速列車中來說，IGBT就是它的心臟，高鐵中的“心臟”，因為它對高速列車複雜的電力系統進行控制，雖然只有指甲蓋大小，但是卻能讓高鐵列車的能耗降低近三分之一。在現在，全球最先進的IGBT生產線僅有兩條，一條在株洲，可以說，擁有IGBT就擁有高鐵，中國在8英寸IGBT專業晶片線打破了長期以來的國外壟斷，我們應該感到自豪。

看過紀錄片《超級工程 》就會有一段影片關於這方面的，關於高速列車中的IGBT生產以及技術。生產IGBT環境很苛刻，用變態來形容都不為過，必須是無塵環境，溫度溼度都要控制好，要經過溝槽、高能離子注入、超薄加工等程式。

IGBT，也就是絕緣柵雙極型電晶體，它由雙極型三極體和絕緣柵型場效電晶體組成而成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 它的特點是高阻抗輸入、導通壓降低等。在變頻器、開關電源、牽引傳動、高鐵等方面都用到。

那麼對於高速列車中來說，IGBT就是它的心臟，高鐵中的“心臟”，因為它對高速列車複雜的電力系統進行控制，雖然只有指甲蓋大小，但是卻能讓高鐵列車的能耗降低近三分之一。在現在，全球最先進的IGBT生產線僅有兩條，一條在株洲，可以說，擁有IGBT就擁有高鐵，中國在8英寸IGBT專業晶片線打破了長期以來的國外壟斷，我們應該感到自豪。

作為高鐵的配套廠家，這種高科技我也只是在電視上看到了，之前有一次說中國科技很厲害，高鐵有自主智慧財產權的時候看到過這個名次，但是在現場應用和維護中很少聽說，畢竟是高科技東西，我只能從網上找了影片，說的太專業也很多人不知道，我也不知道。

影片是從其他粉絲那裡下載的，請理解

IGBT是一種功率半導體開關——小到手機充電器、到微波爐、變頻空調/冰箱等家電，大到新能源汽車、高鐵，超高壓輸電線路的變電站都會用到功率半導體開關這一元器件，甚至有可能應用在航母的電磁彈射等。

那IGBT到底是什麼呢？它具體是怎麼起作用的呢？下面讓我們來一一回答。

IGBT到底是個啥？

英文全稱為Insulated Gate Bipolar Transistor。這一長串英文單詞，是不是好像除了一個Gate其他都不太好認？你可以把他，當做是一種電路的開關，一種可以人為精確控制的電路開關，並且開和關的速度可以達到每秒上萬次。從外觀上看，大概是這個樣子的。

這個動畫影片，用三分鐘說清了IGBT的具體原理。至於為什麼我們需要有這樣功能的開關，可以拉到文末看第二部分——

不點開影片的話，你也可以透過下面的文字瞭解——

IGBT的雛形是二極體，下面我們由淺及深，逐步介紹IGBT有趣的工作原理。

二極體的工作原理

二極體由半導體材料，比如矽Si，製造出來，Si的價電子層有四個電子，會跟相鄰的四個Si原子形成共價健。

電流的傳導需要自由電子，而共價鍵比較穩定，幾乎沒有多餘電子。怎麼辦呢？科學家想出一個辦法——摻雜。比如用價電子為5的磷P置換Si，自由電子產生了。

光有電子沒有用，半導體需要用價電子為3的硼B置換另一塊Si，空穴產生了。就這樣，蘿蔔和坑都有了。

前者被稱為N型半導體，後者被稱為P型半導體。

將N型和P型半導體拼在一起，二極體就誕生了。在兩種半導體的交界線，有趣的事情發生了。交界處的空穴和電子，在相互吸引下，“牽手”成功。

同時因為電子的離開，會使N部分邊緣輕微帶正電。相反，P部分邊緣帶負電。產生的內電場（又稱勢壘）會阻止任何一個電子進一步遷移。因此斷電狀態下，二極體內是沒有電流的。

下面，我們給二極體接上電源。

此時電源吸引電子和空穴到兩個極端，無法有電流產生，也就是電路斷開。

如果反轉電源，又會發生什麼？

假設電源有足夠電壓，能夠克服內電場的阻擋，電子會越過勢壘，跳到P型的空穴裡，並逐漸移動到外部電路，即電路接通。此時外部電壓也被稱為二極體的正向偏壓。

這種材料存在導通和不導通兩種狀態，而且可以人為控制，所以被成為“半導體。”接下來，難度有所升級哦。

MOSFET的工作原理

MOSFET，又簡稱MOS管，金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導體(semiconductor)場效應電晶體，有NPN型和PNP型。我們以NPN型為例，看看電路是如何接通和斷開的。

和二極體相同，MOS管的N部分、P部分交界處也會產生內電場，阻止電子擴散，此時沒有電流。

下面我們接通電源，底部N部分電子向正極移動，空穴向相反方向移動，底部N與P交界處內電場持續增大，即電路斷開。反向接通電源，也是如此，在上端的N型半導體與P型半導體交界處，內電場增大，電路依舊處於斷開狀態。那麼，怎麼才能讓電路接通呢？

MOSFET的剖面大概是這個樣子的

這個結構無論正反接電壓，都無法使電路導通

工程師在P部分上方加入金屬板和絕緣板，又稱為柵級。

源極與漏極電壓不變，柵源加正電壓。柵極將P部分電子吸引到絕緣板附近，空穴被填充，此處電位逐漸變化到和兩旁N部分相同，於是一條通道打開了。

電子在源極、漏極電壓驅動下運動，產生電流，電路接通。

升高柵極電壓，電路接通；降低柵極電壓，電路斷開。

柵極的存在，使得MOS管只需要很小的驅動功率和很低的電壓，就可以控制大功率大電壓的電路。而且可以實現很快的速度。我們理想中的開關管已經產生了。

IGBT的區別

其實IGBT的結構和MOS管非常接近，只是有時候，MOSFET支援的電壓還不夠高，電流還不夠大。電壓乘以電流等於功率，也就是MOSFET控制的電路，功率還不夠高。此時需要背面增加N+和P+層。

“+”意味著更高的自由電子或者空穴密度。從而IGBT在保留MOS管優點的同時，增加了載流能力和抗壓能力。

這樣，IGBT就可以承擔新能源車上交直流轉換、高低壓轉換的繁重而精確的工作了。

第二個問題，IGBT在哪裡有應用？

交流電和直流電各有優勢，交流電適合發電站發電，且可以透過電磁感應簡單地變換電壓；直流電則適合使用化學電池儲存。

但在半導體功率開關誕生之前，兩者之間無法自由且高效地互相轉換。所以在愛迪生和特斯拉的時代，兩位科學巨人在道路選擇的問題上發生了很大的分歧。

自從有了諸如IGBT的功率半導體開關，人們就能透過PWM脈寬調製的方式，配合一定的簡單電路，讓電能在交流和直流之間自由轉換，並且控制交直流的電壓，以及交流電的頻率——關鍵效率還很高，不會損失很多能量。

如果你不瞭解這交流電如何變成直流電，下面我們的這篇影片，應該可以讓你三分鐘快速瞭解。

文中為了便於理解，舉例的是最簡單的單相橋式電路。工程師使用更復雜的三相橋式電路，還可以任意控制三相交流電的每相相位，從而實現對於使用交流電的電機，進行精確控制。

生活中的許多場合都會用到功率半導體開關——從手機充電器、到微波爐、變頻空調/冰箱等家電，到新能源汽車、高鐵，超高壓輸電線路的變電站，甚至有可能應用在航母的電磁彈射等。

作為功率半導體開關中，效率與控制精度較高的一類，IGBT的製造工藝更為複雜，耐壓程度更高，成本也會相對較高。所以一般都應用在相對比較高階、能夠承擔更高成本的場合——

比如對控制精度要求很高、輸出實時變化的新能源車上的電機控制器、充電器；對耐壓和輸出精度都要求較高的高鐵電機控制器；對耐壓要求很高的變電站升降壓電路等場合。

至於更一般的場合，一般會用成本更低的MOSFET管、閘流體等。